DE2454360A1

DE2454360A1 - Phasenvergleichs-funknavigationssystem

Info

Publication number: DE2454360A1
Application number: DE19742454360
Authority: DE
Inventors: Derek John Phipps
Original assignee: Decca Ltd
Current assignee: Decca Ltd
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1975-05-22
Also published as: DK140269C; SE404432B; GB1468016A; JPS50114191A; FR2251825B1; DE2454360C2; SE7414383L; FR2251825A1; US3981015A; DK140269B; JPS5621106B2; DK596774A; NO142320C; NO142320B; NO744109L

Description

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

DECCA LIMITED

Decca House, 9 Albert Embankment,

London, SE1 7SW, England

Phasenvergleichs-Funknaviffationssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Phasenvergleichs-Funknävigationssysteme, bei denen örtlich getrennte SendeStationen phasenstarre Signale derselben Frequenz in einer zeitlichen Reihenfolge aussenden und bei denen in einem Empfänger die Signale von den örtlich getrennten Stationen in der Phase verglichen werden.

Es ist bekannt, in einem derartigen System eine der Sendestationen als Hauptstation oder Muttersender vorzusehen und v/eitere Sendestationen, die als Sekundärstationen oder als Tochtersender bezeichnet sind, zu verwenden, "wobei Empfangseinrichtungen für den Empfang von Signalen von der Hauptstation dazu dienen, die Frequenz und Phase der Aussendung von der Sekundärstation zu bestimmen oder zu steuern.

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Bisher ist in den Sekundärstationen bei derartigen Systemen eine Empfangsantenne für den Empfang der Signale von der Hauptstation, ein Oszillator und ein Phasendiskriminator verwendet worden, der die empfangenen Hauptsignale mit dem Oszillator-Ausgangssignal verglichen hat, um den Oszillator in der erforderlichen Frequenz- und Phasenbeziehung zu den Hauptsignalen zu halten. Das Oszillator-Ausgangssignal wird dann dazu herangezogen, einen Leistungsverstärker zu steuern, der eine Sendeantenne speist, um nämlich die Sende-Sekundärsignalle bereitzustellen. Ein weiterer Phasendiskriminator und eine Phasenmitziehschleife dienen dazu, die Phase der ausgesendeten Sekundärsignale mit der Phase des Oszillator-Ausgangssignals zu vergleichen und einen Phasenschieber zu •steuern, der zur Einstellung der Phase der ausgesendeten Signale dient, und zwar derart, daß jegliche Änderungen in der Phasenverschiebung zwischen dem Oszillator-Ausgangssignal und der Antennen-Aussendung kompensiert sind. Wenn gesonderte Empfangs- und Sendeantennen in dieser Weise verwendet werden, ist es möglich, daß Veränderungen in den Bodenzuständen die Koppelung zwischen den Antennen modifizieren bzw. ändern und damit die Beziehung zwischen den ausgesendeten Signalen und den eintreffenden Daten verändern.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie ein besonders sicher arbeitendes Phasenvergleichs-Funknavigationssystem bei relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand zu realisieren ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Phasenvergleichs-Funknavigationssystem mit einer Hauptsenderstation und mehreren Sekundärsenderstationen, die örtlich

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voneinander getrennt sind und die phasenstarre Signale derselben Frequenz in einer zeitlichen Folge aussenden,erfindungsgemäß dadurch, daß die jeweilige Sekundärstation eine einzige Antenne sowohl für den Empfang der Signale von der Hauptstation als auch für die Aussendung der Sekundärstations-Signale enthält, daß ein Oszillator vorgesehen ist, der einen Hauptsignälphasenspeicher bildet, daß ein Phasendiskriminator vorgesehen ist, der die Phase des Signals der Antenne mit dem Ausgangssignal des Oszillators zur Lieferung eines Phasenregelsignals vergleicht, daß eine Phasenregeleinrichtung vorgesehen ist, die durch das betreffende Phasenregelsignal gesteuert ist, daß Schalteinrichtungen vorgesehen sind, die synchron mit den Übertragungen von der Hauptstation und von der Sekundärstation, in der sie untergebracht sind, gesteuert sind und die während der Perioden der Übertragung von der Hauptstation derart betrieben sind, daß sie die Phasenregeleinrichtung zur Steuerung des Oszillators in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Phasendiskriminators zu schalten gestatten, derart, daß das Oszillator-Ausgangssignal hinsichtlich seiner Phase durch die empfangenen Signale mitgezogen ist, und daß die Schalteinrichtungen während der Perioden der Übertragung von der Sekundärstation her, in der sie untergebracht sind, derart betrieben sind, daß die Phasenregeleinrichtung zur Regelung der Phase der an der Antenne ausgesendeten Sekundärsignale in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Phasendiskriminators umgeschaltet wird.

Die Signalquelle für die Sekundärübertragungen enthält vorzugsweise einen spannungsgesteuerten Oszillator, der zur Unterscheidung von dem Phasenspeicheroszillator als Übertragungsoszillator bezeichnet werden wird. Die Regelung der

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Phase der ausgesendeten Sekundärsignale wird infolgedessen unter Ausnutzung des Ausgangssignals des Phasendiskriminators bewirkt, und zwar während der in Frage kommenden Zeitspannen, um die Frequenz dieses Übertragungsoszillators zu steuern.

Bei dieser Anordnung wird ein einziger Phasendiskriminator verwendet, der die Phase der Signale an der Antenne der Sekundärstation mit der Phase des Signals des Phasenspeicheroszillators in der betreffenden Station vergleicht. Die Schaltungskomponenten zwischen der Antenne und dem Phasendiskriminator und zwischen dem Oszillator und dem Phasendiskriminator verbleiben in derselben Schaltung, wenn die Hauptstation sendet und wenn die SekundärStationen senden. Während der Übertragungen von der Hauptstation her dient dieser Phasendiskriminator dazu, eine Phasenmitnahme für den Phasenspeicheroszillator zu bewirken, so daß der Oszillator in der jeweiligen Sekundärstation durch die von der Hauptstation empfangenen Signale mitgezogen ist. Während der Übertragung von einer Sekundärstation wird derselbe phasenstarre Diskriminator bzw. Phasenmitziehdiskriminator in derselben Schaltung dazu herangezogen, die Signale an der Antenne - das sind in diesem Fall Signale der sendenden Sekundärstation mit dem Ausgangssignal des Oszillators zu vergleichen. Die Phase der Sekundärübertragung wird nunmehr durch den Phasenmitziehdiskriminator gesteuert, um die betreffende Übertragung in der geeigneten Phasenbeziehung zu dem Oszillator zu halten, z.B. durch Regelung der Frequenz des Übertragungsoszillators vom Diskriminatorausgang her. Es sei darauf hingewiesen, daß eine einzige Antenne verwendet wird. Diese Anordnung vermeidet daher jegliche Probleme, wie sie bisher entstanden

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sind auf Grund von Änderungen in der Kopplung zwischen den Empfangs- und Sendeantennen. Außerdem sind Probleme unterschiedlicher Phasenverschiebungen in verschiedenen Schaltungen der Sendestation vermieden.

Vorzugsweise wird der Speicheroszillator in der Sekundärstation - dieser Oszillator wird nachstehend als Hauptphasenspeicheroszillator bezeichnet werden - so ausgebildet, daß er mit einer Frequenz arbeitet, die sehr viel höher ist als

System

die benutzten Funk- bzw. Hochfrequenzen. In einem/bei Funkfrequenzen im Band von 16OO bis 5000 kHz kann der Oszillator zweckmäßigerweise beispielsweise bei 10 MHz betrieben werden. Bei Verwendung eines bei höherer Frequenz arbeitenden Oszillators kann ein Teiler vorgesehen sein, der die Oszillatorfrequenz auf eine Vergleichsfrequenz untersetzt, die in der Phasenvergleicherschaltung verwendet wird und die in typischer Weise 100 kHz bei den obigen Frequenzen beträgt. Der Oszillator kann die Frequenzquelle für einen mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator darstellen, um ein Überlagerungssignal abzugeben, mit dessen Hilfe die Frequenz der Signale von der Antenne her auf die zuvor erwähnte Vergleichsfrequenz geändert wird. Durch Verwendung eines geschalteten Normalfrequenzgenerators ist es ohne weiteres möglich, ein Ausgangssignal irgendeiner ausgewählten Frequenz in Schritten zu liefern, die Wenigfache der Oszillatorfrequenz sind. Die betreffenden Schritte können z.B. 100 Hz betragen. Der mit Frequenzsynthese arbeitende Normalfrequenzgenerator kann so eingestellt sein, daß er Signale einer geeigneten Frequenz abgibt, die von der Oszillatorfrequenz abgeleitet ist.,Die Signale der geeigneten Frequenz werden den empfangenen Signalen überlagert, und zwar durch das benötigte Eingangssignal für den Phasendiskriminator. Dabei sei" daran erinnert, daß der

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Oszillator in der Phase durch die empfangenen Signale von der Hauptstation mitgezogen ist. Die Oszillatorfrequenz ist daher notwendigerweise fest in bezug auf die Hauptstationsfrequenz. Infolgedessen können Schritte bzw. Stufen in Form von Wenigfachen der Oszillatorfrequenz dazu herangezogen werden, die von der Hauptstation empfangenen Signale zu überlagern, um diese auf eine Frequenz zu bringen, die das V/enigfache der Oszillatorfrequenz ist, die dem phasenstarren Diskriminator bzw. Phasenmitziehdiskriminator zugeführt wird.

Der Übertragungsoszillator kann bei derselben Frequenz wie der Phasenspeicheroszillator betrieben werden. Das durch Frequenzsynthese gebildete Ausgangssignal wird als Überlagerungssignal verwendet, um die geforderte Sendefrequenz zu erzeugen.

Die Anwendung eines Überlagerungssystems, wie es oben beschrieben worden ist, in Verbindung mit einem mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator bringt einen weiteren, sehr wichtigen Vorteil mit sich, und zwar insofern, als die Normalfrequenzgenerat'oreinrichtung ohne weiteres so ausgelegt werden kann, daß sie zwei oder mehr unterschiedliche Frequenzen liefert, die alle Mehrfache des zuvor erwähnten Frequenzschrittes bzw. der zuvor erwähnten Frequenzstufe sind und die von einem einzigen Oszillator abgeleitet sind, der durch die von der Hauptstation empfangenen Signale mitgezogen ist. Die Hauptstation und jede der Sekundärstationen kann derartige weitere^mit Frequenzsynthese arbeitende Normalfrequenzgeneratoren enthalten. Es ist somit für die Stationen des Systems möglich, eine Anzahl unterschiedlicher Frequenzen zu senden. Diese Sendungen bzw. Übertragungen erfolgen höchst zweckmäßig auf einer Zeitteilbasis.

In einem Phasenvergleichs-Funknavigatinnssystem, das in einem Zirkularen Betrieb arbeitet, ändert sich der Abstand zwischen

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den Stationen mit der Bewegung des Fahrzeugs oder Transportmittels, welches einen der Sender trägt. Der Phasenspeicheroszillator berücksichtigt dies, und die Frequenz ändert sich in Übereinstimmung mit Änderungen in der Dopplerfrequenz. Wenn zwei unterschiedliche Frequenzen benutzt werden, differieren die Dopplerverschiebungen. Deshalb ist vorzugsweise bei bzw. in jeder Sekundärstation ein gesonderter Phasenspeicheroszillator für jede weitere Frequenz vorgesehen, auf der Signale von der Hauptstation ausgesendet werden, und zwar zusätzlich zu Signalen der ersten Frequenz. Der zuvor erwähnte Phasendiskriminator wird während der Perioden der Übertragung von der Hauptstation auf irgendeiner weiteren Frequenz derart umgeschaltet,,daß der in Frage kommende weitere Oszillator gesteuert wird. Während der Übertragungen von der Sekundärstation auf der betreffenden weiteren Frequenz wird der Phasendiskriminator derart umgeschaltet, daß die Sendephase geregelt wird, und zwar in Übereinstimmung mit einem in dem Phasendiskriminator durchgeführten Phasenvergleich zwischen dem in Frage kommenden weiteren Oszillatorausgangssignal und den an der Antenne ausgesendeten Signalen. Es sei darauf hingewiesen, daß in einem derartigen Zeitteilsystem dennoch ein einziger phasenstarrer Diskriminator verwendet wird, und zwar auch in einem Mehrfrequenzsystem.

Durch Verwendung eines Oszillators mit einem Frequenzteiler zur Lieferung eines Eingangssignals der Eingangssignale des Phasendiskriminator s, wie dies oben beschrieben worden ist, ist es ohne weiteres möglich, eine digitale Phasenverschiebung in das betreffende Eingangssignal des Phasendiskriminators einzuführen, und zwar in Schritten, die Bruchteilen eines Zyklus entsprechen. Die Anzahl der Schritte in dem Zyklus entspricht dem Teilerverhältnis. Wird daher ein 10-MHz-Oszillaotr mit einem 100:1-Frequenzteiler verwendet, so ist es ohne weiteres möglich, über einen digitalen Phasenschieber mit hundert Schritten pro Zyklus zu verfügen. Ein derartiger digitaler.Phasenschieber

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weist eine hohe Genauigkeit auf und kann· gleich auf irgendeinen bestimmten Schritt eingestellt werden, ohne daß Driftprobleme in den Einstellungen auftreten. Durch in dieser Weise benutzte digitale Phasenschieber können Phasenverschiebungen in den Sekundärstati ons Sendungen bzw. -Übertragungen relativ zu den empfangenen Hauptstationssignalen eingeführt werden, und zv/ar je nach Bedarf, um irgendeine gewünschte Phasenbeziehung herzustellen.

Die zuvor erwähnten weiteren Oszillatoren sind vorzugsweise so ausgelegt, daß sie auf derselben Frequenz arbeiten wie der erste Oszillator, und zwar abgesehen von den unterschiedlichen Dopplerverschiebungen auf Grund irgendeiner Relativbewegung zwischen den Sendestationen. Die mit Frequenzsynthese arbeiteten Normalfrequenzgeneratoren, die zweckmäßigerweise für jede Frequenz gesondert vorgesehen sind, werden jeweils von dem ersten Oszillator gesteuert, d.h. von dem Oszillator, der durch die von der Hauptstation empfangenen Signale bei der ersten Frequenz mitgezogen ist. Die betreffenden Normalfrequenzgeneratoreinrichtungen liefer· jedoch die in Frage kommenden Uberlagerungs-Eingangssignale für die Überlagerung der Signale von der Antenne, um nämlich Signale der gewünschten Eingangsfrequenz dem Phasendiskriminator zuzuführen. Der Grund dafür, daß der zweite Phasenspeicher für die gesonderte Frequenz benutzt wird, liegt darin, daß das erforderliche Überlagerungssignal, das bezüglich des Dopplereffekts korrigiert ist, bereitgestellt wird für die Mischung mit dem Ausgangssignal des Normalfrequenzgenerators, wenn die Sekundärstation sich relativ zu der Hauptstation bewegt.

Um Signale jeder Frequenz auf einer Zeitteilbasis auszusenden, kann in der Sekundärstation ein gemeinsamer Leistungsverstärker vorgesehen sein, und zwar in Verbindung mit gesonderten Übertragungs- bzw. Sendeoszillatoren für jede zu sendende Frequenz. Diese Sendeoszillatoren arbeiten vorzugsweise auf denselben Frequenzen wie die zuvor erwähnten Phasenspeicheroszillatoren. Ferner ist für jeden Sendeoszillator ein Teiler in Verbindung

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mit einem Gegentaktmodulator vorgesehen, um das jeweilige Teilerausgangssignal mit dem Ausgangssignal von dem in Frage kommenden Normalfrequenzgenerator unter Bildung der geforderten Funkfrequenz zusammenzufassen. Die Sendeoszillatoren werden durch das Ausgangssignal des zuvor erwähnten Phasendiskriminators während der in Frage kommenden Zeitspannen gesteuert, und zwar derart, daß die erforderliche Phasenregelung des ausgesendeten Signals erzielt wird.

Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers kann über eine Anpassungseinheit der Antenne zugeführt werden. Diese Anpassungseinheit 'bzw. Anpaßeinheit stellt dfc notwendige Bedämpfung des dem Empfangskanal während der Sendeperioden zuzuführenden Eingangssignals sicher. Diese Anpassungseinheit enthält zweckmäßigerweise ein Relais, das während der Sendeperioden derart umgeschaltet ist, daß in dem Schaltungskreis zu dem Empfangskanal hin eine hohe Impdanz vorhanden ist.

An Hand von Zeichnungen wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Zeitdiagramm die zeitliche Steuerung von Übertragungen von einer Anzahl von SendeStationen eines Phasenvergleichs-Funknavigationssystems.

Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine Hauptsendestation. Fig. 3A und 3B zeigen zusammen in einem Blockdiagramm eine der Sekundär-SendeStationen.

Fig. 4'A und 4B zeigen zusammen in einem Blockdiagramm einen Empfänger.

Das unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachstehend näher beschriebene besondere Navigationssystem v/eist eine Hauptsendestation auf, die ein Synchronisiersignal während

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einer Dauer von 20 Millisekunden aussendet. Auf die Aussendung dieses Synchronisiersignals folgt eine Übertragung bei einer Frequenz f1 während 20 Millisekunden und sodann bei einer Frequenz f2 während 20 Millisekunden. Jede der Sekundärstationen sendet die Frequenz f1 während 20 Millisekunden und daraufhin die Frequenz f2 während 20 Millisekunden. Der Zyklus läßt bis zu fünf Sekundärstationen zu. Bei lediglich einer Sekundärstation liefert das System eine Standortlinieninformation. In gewissen Fällen wird eine einzige Reihe von Standortlinien verwendet; so kann z.B. ein einziger Satz von konzentrischen Standortlinien für eine Meeres-Suche verwendet werden. Die beiden Stationen könnten als feste Stationen verwendet werden, und ferner könnte ein Empfänger auf einem Fahrzeug verwendet werden, so daß die beiden Stationen die Grundlinie eines Einzel-Hyperbelmusters bilden. Es könnte aber auch eine der Stationen auf einem Fahrzeug vorgesehen sein, so daß das System eine Entfernungsinformation liefert. Im allgemeinen würden zwei oder mehrere Sekundärstationen für eine Standortpeilung verwendet werden. Irgendein Stationspaar kann die Grundlinie eines Musters von Standortlinien bilden, sofern - wie bei einer Ausführungsform des Empfängers Einrichtungen vorgesehen sind, die die Phase von irgendwelchen zwei empfangenen Signalen derselben Frequenz vergleichen. Somit können in einem Hyperbel-Navigationssystem vier Stationen sechs Sätze

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von Hyperbel-Standortlinien liefern, während sechs Stationen 15 Sätze von Hyperbel-Standortlinien liefern können.

Bei einer einzigen Frequenz kann das System als Gemeinschafts-Hyperbelsystem mit drei bis sechs Stationen ausgelegt sein, und zwar entsprechend dem geforderten Anwendungsbereich oder zur Erzielung von zwei kreisförmigen Mustern für bis zu vier Benutzern. Durch Anwendung von zwei oder drei Sekundärstationen in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Bereich ist eine Mehrfachbenutzer- bzw. Gemeinschafts-Standortpeilung erzielt. Weitere Sekundärstationen können verwendet werden, um kreisförmige Muster für individuelle Benutzer zu liefern. Dies führt zum Arbeiten sowohl im Hyperbelbetrieb als auch im Zirkularen Betrieb.

Die beiden Frequenzen f1 und'f2 liegen in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich von 1 6OO bis 5 000 kHz. Die Benutzung lediglich einer Frequenz liefert zwar eine genaue Standortinformation, wobei allerdings, was an sich bekannt ist, Mehrdeutigkeiten entstehen. Die zweite Frequenz f2 wird um einen geringen Prozentsatz unterhalb der Frequenz f1 gewählt; die Differenz zwischen PhasenwinkelbeStimmungen bei den Frequenzen f1 und f2 liefert ein Grobmuster von Standortlinien zur Auflösung dieser Mehrdeutigkeiten. Bei Zirkularen bzw. kreisförmigen Mustern kann die zweite Frequenz von weiteren Benutzern verwendet werden,- wenn eine Grobinformation unnötig ist.

Die Frequenzen f1 und f2 brauchen nicht in harmonischem Verhältnis zueiner zu stehen. ¥ie später beschrieben wird, kann jede dieser Frequenzen gesondert von Normalfrequenzgeneratoren ausgewählt werden, die Frequenzen in 100 Hz-Stufen liefern. Zweckmässigerweise unterscheiden sich die beiden Frequenzen um Vielfache von 100 Hz.

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Die Synchronisierungsübertragung bzw. -Sendung von der Hauptstation wird dazu benutzt, die Zeitsteuerung der SekundärstatJons-Übertragungen und die Zeitsteuerung in dem Empfänger zu steuern. Die Synchronisierungsübertragung umfasst eine Phasenmodulation; die Phase der Übertragung bei der Frequenz f1 wird um +72° für zwei Perioden von während der 20-ms-Periode dieser Übertragung verschoben.

Die in Fig. 2 dargestellte Hauptstation weist Normalfrequenzgeneratoren 10, 11 auf, die Signale der Frequenzen F1 bzw. F2 erzeugen, wobei F1 = f1 +100 kHz und F2 = f2 + 100 kHz bedeuten. Die Frequenzen werden dabei durch Flügelrad-Steuereinrichtungen 12 bzw. 13 in Stufen von 100 Hz ausgewählt. Eine Signalgeneratoreinheit enthält einen temperaturstabilisierten quarzgesteuerten 10-MHz-Oszillator 14 und einen 100- zu -1-Frequenzteiler 15, der ein 10-MHz-Signal für

ein die Normalfrequenzgeneratoren 10 und 11 und/1OO-kHz-Signal liefert, welches über eine Phasenschiebereinheit 16 an Gegentaktmodulatoren 17, 18 abgegeben wird, in denen das 1OO-kHz-Signal mit den Signalen der Frequenzen F1 und F2 von den Normalfrequenzgeneratoren 10, 11 verknüpft wird, und zwar derart, dass Signale der Frequenzen f1 bzw. f2 erzeugt werden. In den 100-kHz-Eingängen beider .Gegentaktmodulatoren 17y .18 sind Schmalbandfilter vorgesehen, um ein Störsignal der zweiten Oberwelle zu beseitigen und um den durch die Phasenmodulation eingeführten Übergangsvorgang zu formen. Die Ausgangssignale von den beiden Gegentaktmodulatoren 17, 18 werden mittels eines Verstärkers 19 verstärkt, durch ein Filter 20 hindurchgeleitet und ferner mittels der Einrichtung 21 verstärkt, bevor sie an einen Leistungsverstärker 22 abgegeben werden, um Signale zu erhalten, die über eine Antennen-Anpasseinheit 23 an eine Antenne 24 abgegeben werden. Die Phasenschiebereinheit enthält gesonderte Steuereinrichtungen 25, 26 für eine digital geschaltete Phasenverschiebung der Übertragungen

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mit den Frequenzen f1 bzw. f2. Ein von dem Oszillator 14 an die Phasenschiebereinheit 16 abgegebenes 1O-MHz-Eingangssignal ermöglicht, die Phasenverschiebung digital steuernzu können, und zwar in Schritten, die 1/100 eines Zyklus ausmachen.

Die beiden Normalfrequenzgeneratoren bzw. Frequenzsynthetisatoren 10, 11 ermöglichen, die Auswahl der Frequenzen F1 und F2 unabhängig vorzunehmen. Jede Frequenz kann in 100-Hz-Stufen gewählt werden. Der mit Frequenzsynthese arbeitende Normalfrequenzgenerator 10 liefert ferner/4-kHz-Signal, welches einer Zeitsteuereinheit 30 zugeführt wird,'die den Zeitsteuerzyklus bzw. Zeitzyklus steuert.

Die Ausgangssignale der Zeitsteuereinheit 30 werden elektronischen Schaltern 33, 32 zugeführt, die die Zuführung der Eingangssignale zu den Gegentaktmodulatoren 17, 18 steuern. Der Schalter 31 ist während der Synchronisierungsperiode und während der Übertragungsperioden bei der Frequenz f1 geschlossen; demgegenüber ist der Schalter 32 während der Übertragungsperioden bei der Frequenz i'2 geschlossen. Die Zeitsteuereinheit 30 gibt ferner ein Signal an den Phasenschieber 24 während der Synchronisierungsübertragungen ab, um die 72 -Phasenverschiebung für zwei Perioden von 5 ms in jeder Synchronisierungsübertragung einzuführen.

In Figuren 3A und 3B ist in einem Blockschaltbild insgesamt ein Sekundärsender dargestellt. Dieser Sender wei.st eine Antenne 40 auf, die über eine Anpass-Schaltung 41 sowohl mit einem Leistungsverstärker 42 für das Senden als auch mit einer Empfangseinheit 43 für den Empfang verbunden ist. Die Empfangseinheit bzw. Empfängereinheit 43 enthält einen Breitbandverstärker 44, der eine Mischereinheit 45 speist, in der die Empfangssignale Signalen der Frequenzen F1 und F2 überlagert werden, die von den Normalfrequenzgeneratoren 46,47

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her kommen. Auf diese Weise wird ein Ausgangssignal mit der Frequenz 100 kHz an einen Verstärker 48 abgegeben. Das sinusförmige Ausgangssignal des Verstärkers 48 gelangt durch einen Rechteckumformer 49 zu einem Phasendiskriminator

50 hin, in welchem das betreffende Signal während geeigneter dom- dem ^{u b} ^fo

Zeitspannen mit/einen oder mit/anderen der 100-kHz-Signale von zwei örtlichen Signalgeneratoren verglichen wird, die nachstehend/01.1 - und 01.2-Signalgeneratoren bezeichnet werden. Der 01.1-Signalgenerator enthält einen mittels eines Varactors gesteuerten 10-MHz-0szillator 51 und einen 100-zu-1-Frequenzteiler 52. In entsprechender Weise enthält der 01.2-Signalgenerator einen mittels eines Varactors gesteuerten 10-MHz-Oszillator 53 und einen 100-zu-1-Frequenzteiler Diese beiden Signalgeneratoren werden, wie dies nachstehend noch erläutert werden wird, hinsichtlich der Frequenz und hinsichtlich der Phase durch die empfangenen Übertragungen bzw. Übertragungssignale mit den Frequenzen f1 bzw. f2 mitgezogen. V/ährend der Dauer der Übertragungen von der Hauptstation sind die empfangenen Signale mit den Frequenzen f1 und f2 die von der Hauptstation empfangenen Signale. Wenn die Sekundärstation sendet, liefert das Ausgangssignal, das von dem Leistungsverstärker 42 an die Antenne 40 von der Anpasseinheit 41 abgegeben worden ist, Empfangssignale, die mittels des Diskriminators mit den Ausgangssignalen des 01.1- und 01.2-Signalgenerators verglichen werden. Der 10-MHz-Oszillator 51 liefert ein Signal der betreffenden Frequenzen nicht nur an den Frequenzteiler 52, sondern ausserdem an den F1-Normalfrequenzgenerator 46 und an den F2-Normalfrequenzgenerator 47. Diese mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgeneratoren 46, 47 weisen Flügelradsteuereinrichtungen 55 bzw. 56 auf, die eine Auswahl irgendeiner Frequenz in der geforderten Bandbreite in Schritten von 100 Hz ermöglichen.

Die Ausgangssignale der 100-zu-1-Teiler 52,54 werden einem

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Steuerschalter 57 zugeführt, der die Auswahl des einen oder anderen dieser beiden 100-kHz-Signale für die Abgabe an den zuvor erwähnten Phasendiskriminator 50 über einen Phasenschieber 58 .ermöglicht. Der Phasenschieber 58 weist eine Zeitsteuereinrichtung für eine Zeitsteuereinheit 72 , auf; ar enthält manuell einstellbare Steuereinrichtungen 59, 60 , die die Phasenverschiebung während der Übertragungen bei den Frequenzen f1 und f2 von der Sekundärstation einzustellen gestatten.

Das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 50, das kennzeichnend ist für.die Phasendifferenz der beiden Eingangssignale dieses Phasendiskriminators, wird einer Schalteinheit 61 zugeführt, die bewirkt, dass dieses Steuersignal von dem Diskriminator 50 zu den geeigneten Zeiten an die in Frage kommende eine Ausgangsleitung von vier gesonderten Ausgangsleitungen abgegeben wird. Die Schalteinheit 61 wird zu diesem »Zweck von der Zeitsteuereinheit 72 gesteuert. Zwei dieser Leitungen 62, 63 führen das Analog-Ausgangssignal von dem Phasendiskriminator 50 den 10-MHz-Oszillatoren 51, 53 als Frequenz-EingangsSteuersignale zu, um die beiden Signalgeneratoren 01.1 und 01.2 hinsichtlich der Frequenz und hinsichtlich der Phase auf die empfangenen Signale von der Hauptstation mitzuziehen. Die beiden, auf den Leitungen 64 und 65 auftretenden Ausgangssignale von der Schalteinheit 61 werden zwei weiteren Signalgeneratoren zugeführt, die nachstehend als 0x1-Signalgenerator und als 0x2-Signalgenerator bezeichnet werden. Diese beiden Signalgeneratoren stellen die Signalquellen dar, die für Übertragungen von der Sekundärstation während Übertragungsperioden auf den Frequenzen fi bzw. f2 benutzt werden. Der 0x1-Signalgenerator enthält einen varactor-gesteuerten 10-MHz-Oszillator 66 und einen 100-zu-1-Frequenzteiler 67; demgegenüber enthält die 0x2-Signalquelle einen varactor-gesteuerten 1O-MHz-Signalgenera-

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tor 68 und einen 100-zu-i-Frequenzteiler 69. Die 100-kHz-Ausgangss'ignale von den Teilern 67, 69 her werden einer Hochfrequenz-Ausgangseinheit 70 zugeführt, der ausserdem die durch Frequenzsynthese von den Normalfrequenzgeneratoren 46, 47 gebildeten Signale der Frequenzen F1 und F2 zugeführt werden. Die Hochfrequenzeinheit 70 stimmt mit der Hochfrequenzeinheit in dem Hauptsender überein (welche Schalter 31, 32 Gegentaktmodulatoren 17, 18, einen Verstärker 19, ein Filter 20 und einen weiteren Verstärker enthält). Die betreffende Hochfrequenzeinheit liefert die benötigten Ausgangssignale mit den Frequenzen f1 und f2 an den Leistungsverstärker 42.

Der Phasenschieber 58 ist ein digitaler Phasenschieber. Um den Steuereinrichtungen 59, 60 zu ermöglichen, Phasenschritte zu liefern, die I/IOO ■ eines Zyklus ausmachen, benötigt der betreffende Phasenschieber ein Eingangssignal dessen Frequenz genau das 100-fache der Frequenz des zu steuernden Signals ist. Diese Eingangssignale werden direkt von den zuvor erwähnten Oszillatoren 51, 53 über einen Schalter 71 geliefert.

Die zeitliche Steuerung des Betriebs der verschiedenen Schalter erfolgt mittels der zuvor erwähnten Zeitsteuereinheit 72, der von dem Normalfrequenzgenerator 46 ein 4-kHz-Eingangssignal auf der Leitung 73 zugeführt wird. Diese Zeitsteuereinheit gibt auf der Leitung 74 Ausgangssignale zur Steuerung der zuvor erwähnten Schalter 57,51 ab, und zwar zum Zwecke der Auswahl von Eingangssignalen für den Phasendiskriminator 58 während der geeigneten Zeitspanne. Ausserdem gibt die betreffende Zeitsteuereinheit ein Steuersignal über eine Leitung 75 zu dem Phasenschieber 58 ab, und zwar zur Auswahl der in Frage kommenden Phasenverschiebung von den manuellen Steuereinrichtungen 59, 60 her. Auf einer Leitung 76 gibt die Zeitsteuereinheit 71 ein Signal an eine Auftaststeuereinrichtung 77 ab,

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die die Schalteinheit 61 zum Zwecke der Auswahl der in Frage kommenden Leitungen steuert, denen das Ausgangssignal des Phasendiskriminators 50 zuzuführen ist. Die Zeitsteuereinheit liefert ferner Signale über die Leitungen 78 an die Hochfrequenz-Ausgangseinheit 70, um die darin enthaltenen Schalter zu steuern, die den Schaltern 31, 32 gemäss Fig. 2 entsprechen.

Die zyklische Ablauf folge der Zeitsteuereinheit ist in Synchronismus mit dem Übertragungszyklus von der^Hauptstation auszulösen. Zu diesem Zweck ist eine Synchronisierungs-Diskriminator-Einheit 80 vorgesehen, die, wie noch beschrieben werden Wird ,die notwendigen Schaltungen enthält, um die Phasenmodulation der von der Hauptstation empfangenen Signale während der Synchronisierungsübertragung zu ermitteln und aus dieser Phasenmodulation den erforderlichen Zeit steuerimpuls für die Auslösung des Betriebs der Zeitsteuereinheit zu erzeugen. Die Zeitsteuereinheit ist im wesentlichen, ein Zähler, der Ausgangssignale in geeigneten Zeitintervallen nach dem Auslöseimpuls abgibt. Während der Synchronisierungs-Übertragung von .der Hauptstation her wird das phasenmodulierte Signal in der Sekundärstation mittels der Antenne 40 empfangenen und durch den Empfangskanal 44, 45, 48 geleitet, um dem Rechteckumformer 4g ein phasenmoduliertes 100-kHz-Eingangssignal zuzu führen. Das Ausgangssignal des Rechteckumformers 49 wird einem Eingang der Eingänge des Synchronisierungsdiskriminators 80 zugeführt. Dem anderen Eingang des betreffenden Diskriminators wird ein 100-kHz-Eingangsbezugssignal von dem Teiler 52 her zugeführt. Das dem Synchronisierungs-Diskriminator zugeführte phasenmodulierte Eingangssignal führt zur Abgabe eines Rechteck-Ausgangssignals von dem Synchronisierungsdiskriminators 80. Bevor die Sekundärstation durch die Übertragungen von der Haupt-

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station mitgezogen wird, kann eine wenige Zyklen dauernde Differenz zwischen der Zwischenfrequenz im Verstärker und dem 100-kHz-Bezugssignal. vorhanden sein, das von dem Teiler 52 abgeleitet ist. Zwischen den Vorderflanken treten die 5 ms breiten Synchron.! sierungs-Phasenschieberimpulse jedoch effektiv in einem Zyklus eines 100-Hz-Signals auf, welches dennoch während der gegebenenfalls wenigen Zyklen nicht mitgezogen ist. Dieses Signal wird durch den Synchronisierungsdiskriminator ermittelt und einer digitalen Erkennung sschaltung zugeführt, die ein mit einer Impulsfrequenz von 1 kHz taktgesteuertes Schieberegister in der Diskriminatoreinheit 80 enthält. Die beiden 5-ms-Phasenschieberimpulse sind 10 ms voneinander getrennt, und zwar entweder bezüglich ihrer Vorderflanken oder bezüglich ihrer Rückflanken gemessen. Zweckmässigerweise werden positive Flanken ausgewählt, geformt und in dieses Schieberegister eingeführt. Dieses Schieberegister ist so ausgelegt, dass festgestellt wird-, wenn Impulse 10 ms voneinander entfernt sind. Auf diese Weise werden Signale an ein UND-Glied abgegeben, welches die zweite und aktive Flanke des Triggerzustands erzeugt. Irgendwelche während einer 10-ms-Korrelationszeitspanne auftretenden Zufallsimpulse sperren die Triggerfunktion. Somit liefert die Synchronisierungsdetektoreinheit 80 ein Ausgangs signal-, das zeitlich abgestimmt ist in Übereinstimmung mit der empfangenen Synchronisierungsubertragung von der Hauptstation. Dieses Signal wird über eine "schnelle" monostabile Kippschaltung der Ruckstell-Leitung der Zeitsteuereinrichtung 72 zugeführt. Diese Zeitsteuereinrichtung 72 besteht aus einem Modulo-80-Teiler für das 4-kHz-Eingangssignal von dem Normalfrequenzgenerator 46 her, und zwar zur Steuerung eines Schieberegisters, welches die erforderlichen 20-ms-Zeitintervalle erzeugt. Obwohl zu Beginn der Übertragung von einer Kette bzw. Senderkette die örtlichen Signalgeneratoren 01.1 und 01.2 die Phasenspeicher für empfangene Signale darstellen, die weder in der

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Frequenz noch in der Phase durch die empfangenen Signale mitgezogen sind, ist somit die Ketten-Zeitsteuerung von der Synchronisierungs-Phasenmodulation auf die f1-Übertragung von der Hauptstation eingerastet. Die anfängliche Fr.equenzdifferenz zwischen der Zwischenfrequenz von der Hauptstation (f1) und den 100 kHz von dem 01-1-Signalgenerator 51 bzw. 52 her ist nicht bedeutsam. Die Zeitsteuereinheit 72 kann .infolgedessen nunmehr den Betrieb der verschiedenen Schalter während der in Frage kommenden Zeitspannen der verschiedenen Übertragungen von dem Hauptsender und den Sekundärsendern im Sendezyklus steuern. Der phasenstarre bzw. in der Phase mitgezogene Diskriminator 50 empfängt ein 100-kHz-Eingangssignal kontinuierlich von dem Empfänger; das in Frage kommende Bezugssignal wird jedoch an den zweiten Eingang während der benötigten Perioden angeschaltet, und das Ausgangssignal von dem Phasendiskriminator wird lediglich während der erforderlichen Zeitspannen ausgewählt, um die geeigneten Steuerungen zu erzielen. Bei dieser besonderen Ausführungsform wird der phasenstarre Diskriminator während einer 5-ms-Periode aktiviert, die 10 ms nach der Vorderflanke des relevanten 20-ms-Zeitsteuerimpulses beginnt. Während der Periode der f1-Übertragung von der Hauptstätion her zieht der phasanstarre Diskriminator 50 den 10-MHz-Oszillator 51 in der Frequenz und Phase derart mit, dass das 1OO-kHz-Ausgangssignal -von dem Teiler 52 in der Frequenz und in der Phase dem 1OO-kHz-Ausgangssignal von der Impulsformereinheit 49 entspricht, allerdings der durch die Steuereinrichtung 59 eingeführten Phasenverschiebung unterworfen ist. Während der f2-Übertragungen von der Hauptstation her zieht der Diskriminator 50 den Oszillator 53 derart mit, dass das Ausgangssignal des Teilers 54 die erforderliche Phasenbeziehung zu den empfangenen f2-Signalen hat. Es dürfte somit ersichtlich sein, dass der örtliche Signal-

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- 2Θ -

generator 01.1 nunmehr den Hauptphasenwert für die f1-Übertragungen speichert. Der Oszillator 51 arbeitet nunmehr auf der richtigen Frequenz und Phase. Er steuert die Überlagerungsfrequenz-Normalfrequenzgeneratoren für die f1- ' und f2-Übertragun.°:en von den, Sekundärstationen her. Es sei darauf hingewiesen, dass jegliche Änderung in der Frequenz oder in der Phase des Oszillators 51 eine entsprechende Änderung im Eingangssignal für den Mischer 45 und damit im Eingangssignal für den Phasen-Diskriminator 50 hervorruft, und zwar um einen Betrag, der von der Einstellung des Normelfrequenzgenerators abhängt. Jegliche Frequenzoder Phasenverschiebung in dem Oszillator 51 rxift eine 1/100 Frequenz- oder Phasenänderung auf der Bezugsseite des Diskriminators 50 hervor. Infolgedessen ist das Ausmaß der Steuerung des Oszillators etwa auf das Verhältnis der Normalfrequenzgenerator-Frequenz zu 100 kHz vermindert. Das Analog-Ausgangssignal des Diskriminators wird über die Leitung 62 dem Varactor-Steuereingang des Oszillators 51 zugeführt, und zwar mit,solchem Vorzeichen, dass die Frequenz und die Phase auf die durch die empfangenen f1-Übertragungen dargestellte Frequenz und Pha_tse gezogen wird. Auf diese Weise ist über einige wenige Systemzyklen die Frequenz und Phase des Phasenwert-Speicheroszillators 51 sichergestellt. In ähnlicher Weise liefert der Diskriminator 50 -ein Analog-Ausgangssignal auf der Leitung 63, um den 10-MHz-Oszillator 53 in der Frequenz und Phase auf die Frequenz und Phase zu ziehen, die durch die empfangene f2-Übertragung dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Fall jegliche Änderung in der Frequenz oder Phase des Oszillators 53 lediglich auf die Bezugsseite des Diskriminators 50 zur Auswirkung kommt und nicht auf die Signaleingangsseite, da nämlich der Normalfrequenzgenerator 47 durch den Oszillator 51 gesteuert wird.

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Wenn der 01.1-Oszillator 51 mitgezogen ist, ist das Bezugssignal das Signal mit der Frequenz 100 kHz, das von dem 01.1-Oszillator abgeleitet ist. Dies bedeutet, dass die eintreffende 01.1-Übertragung überlagert wird einer Frequenz, die d.urch Frequenzsynthese von dem 01 .1-Oszillator geliefert wird. Jegliche Differenz zwischen der lOO-kHz-Zwischenfrequenz und der 100-kHz-Frequenz, die von.dem 01.1-Oszillator abgeleitet ist, bewirkt die Erzeugung/Steuerausgangssignals von dem Synchronisierungs-Diskriminator zum Zwecke der Korrektur der Frequenz und Phase des 01.1-Oszillators.

Wenn die Phase des Speicheroszillators 01.2 mitgezogen ist, ist das Bezugssignal das Signal mit der Frequenz von 100 kHz, das durch Überlagerung einer Frequenz, die durch Frequenzsynthese von dem Phasenspeicheroszillator 01.1 bereitgestellt wird (der bereits auf die :C1-Übertragung eingerastet hat bzw. durch diese mitgezogen wird), mit dem eintreffenden f2-Signal gewonnen ist. Dieses 100-kHz-Zwischenfrequenzsignal wird mit dem 10O-kHz-Signal verglichen, das'von dem Phasenspeicheroszillator 01.2 gewonnen ist; das Ausgangssignal des phasenstarren Diskriminators korrigiert die Frequenz und Phase des Oszillators 01.2.

Es dürfte ersichtlich sein, dass in dem für den Oszillator 01.1 beschriebenen Fall die Referenzbildung effektiv auf der 01.1-Seite des Diskriminators liegt, da nämlich der 01.1-Oszillator sowohl ein Signal mit der Frequenz von 100 kHz an den Diskriminator als auch das durch Frequenzsynthese gebildete Überlagerungsfrequenzsignal zur Erzeugung der Zwischenfrequenz liefert. In dem für den Oszillator 01.2 beschriebenen Fall erfolgt die Referenzbild.ung auf der Empfangssignalseite des Diskriminators, da die Überlagerungsfrequenz von dem Phasenspeicheroszillator 01.1 erzeugt wird, dessen Frequenz und dessen Phase bereits mitgezogen worden sind.

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In diesem Stadium ist die Zeitsteuerung jeder Sekundärstations-Steuereinheit auf den gespeicherten f1-Phasenwert eingerastet, der von der Hauptstation übertragen wird. Ausserdem ist in der betreffenden Steuereinheit ein f2~Phasenwert gespeichert. ¥enn die Stationen alle festliegen, werden diese Phasendaten durch die empfangenen Übertragungen bzw. Übertragungssignale mitgezogen; sie sind dann stabil. Wenn sich eine Sekundärstatior, bewegt, werden die gespeicherten Daten zuzüglich oder abzüglich der Doppler-Werte erzeugt, und zwar durch das Fahrzeug, das sich auf die Hauptstation zubewegt bzw. von dieser weg-

auch

bewegt. Dasselbe gilt/dann, wenn die Hauptstation sich bewegt und wenn die Sekundärstationen festliegen.

Ist die Zeitsteuereinheit 72 einmal synchronisiert, so kann ein Schalter.81 betätigt werden. Dies dient dazu, die Speisung von dem Synchronisierungs-Diskriminator 80 zu unterbrechen, jedoch lediglich nach Aufnahme des nächsten Triggerimpulses. Die Zeitsteuereinheit 72 wird nunmehr durch das auf der Leitung 73 auftretende 4-kHz-Eingangssignal gesteuert, das von dem Oszillator 51 über den mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator 53 erzeugt wird. Die Aktualisierung der Zeitsteuerung hängt nunmehr ab von der Schmalbandfilterung, der die Hauptstationssignale in der )01 .1-Oszillator-Steuerschleife unterworfen werden. Deshalb ist tatsächlich die Bandbreite für Zeitsteuerzwecke eingeengt, und zwar mit der sich ergebenden Verbesserung des Signal-Stör Spannungsverhältnisses.

Der Phasendisk riminator 50 wird ferner dazu herangezogen, die Übertragungen von der Sekundärstation in der Phase auf die gespeicherten Signale in den Speichern 01.1 und 01.2 mitzuziehen. Zu diesem Zweck wird ein durch Frequenzsynthese gewonnenes Signal F1 oder F2 in der Einheit 70 dem 100-kHz-Signal von einem geeigneten Teiler der Teiler 67, 69 über-

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lagert, um Signale der Frequenzen f1 und f2 zu erhalten. Die durch Frequenzsynthese erhaltenen Überlagerungsfrequenzsignale F1 und F2 werden unter Verwendung der Normalfrequenzgeneratoren 46, 47 von dem Übertragungs-Phasenspeicheroszillator 01.1 abgeleitet, der auf den Hauptstations-Phasenwert eingerastet bzw. durch diesen mitgezogen ist. Der Phasendiskriminator 50 dient dazu, die Phase des übertragenen Signals während der Sekundärstatias-Übertragung mit einem Bezugssignal zu vergleichen, das von dem geeigneten Speicher 01.1 oder 01.2 abgeleitet ist, und die 'Übertragungs-Oszillatoren 66, 68 zu steuern. Dies dient dazu, die benötigte Phasenbeziehung aufrecht zu halten. Es sei bemerkt, dass jegliche durch den Phasenschieber 58 eingeführte Phasenverschiebung somit während des Mitziehens hinzuaddiert wird und effektiv in der Phase der übertragenen Signale von der Sekundärstation her wirksam ist. Die varactor-gesteuerten Oszillatoren 66,68 werden in der Phase durch die Analog-Ausgangssignale auf den Leitungen 64, 65 von dem Diskriminator in entsprechender Weise mitgezogen, wie die Oszillatoren 51_}

Die Anpasseinheit bzw. Anpassungseinheit 41 stellt im Effekt ein Dämpfungsglied dar, welches dazu dient, an den Empfangskanal 43 einen geringen Anteil des Ausgangssignals von dem Leistungsverstärker 42 her abzugeben. In zweckmässiger Weise weist diese Einheit 51 eine Schaltung niedriger Impedanz zwischen der Antenne und dem Empfangskanal auf, und zwar einschliesslich in Reihe mit den Kontakten eines Relais. Während der Zeitspannen, während der die Sekundärstation sendet, sind die Relaiskontakte geöffnet, und die kapazitive Impedanz der Kontakte bildet einen hochohmigen Kreis, der zwischen der Antenne und dem Empfangskanal liegt. Diese hohe Impedanz ist durch die Kapazität der Kontakte gebildet, die in typischer Weise etwa 1/2 pF beträgt. Dies führt zu einer 90 -Phasenverschiebung, die durch Temperaturänderungen oder durch Frequenzänderungen weitgehend unbeeinflusst ist.

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Eine einzige Hauptstation kann mit bis zu fünf Sekundärstationen unter Verwendung eines Zeitzyklus verwendet werden, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn weniger als fünf Sekundärstationen verwendet werden, kann die Gesamtperiode des Zeitzyklus ohne weiteres in geeigneter Weise verkürzt werden. Die Übertragungen auf den Frequenzen f1 und f2 können von gesonderten Stationen vorgenommen· werden. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Hauptstation im wesentlichen eine Anordnung verwendet, die Teil der Anordnung bildet, welche in einer Sekundärstation verwendet ist. Die Anordnung kann ohne Weiteres in modularer Form ausgeführt sein, um den Zusammenbau in einer Vielzahl von unterschiedlichen Kombinationen zum Zwecke der Bildung von Haupt- und Sekundär-.Stationen,je nach Bedarf,zu erleichtern.

Die Figuren 4A und 4B zeigen gemeinsam den Aufbau einer Ausführungsform der Empfangsanordnung. Diese besondere Ausführungsform enthält Einrichtungen zur Aufnahme von bis zu drei Feinmustern auf der Frequenz f1, die aus jeglichen Mustern derjenigen möglichen Muster ausgewählt -sind, die von einer bestimmten Ketten- bzw. Senderketten-Konfiguration herstammen. Die Anzeige liefert ferner eine Grob-Standortinformation, die unter Verwendung der f2-Ubertragungen von den geeigneten Stationen erhalten wird. Die Anzeige ist digital und führt in typischer Weise zu einer 6-Ziffern-Ausgabe mit einer kontinuierlichen Anzeige der ausgewählten Muster in Ausdrücken von ganzen oder teilweisen Streifenzählungen. Bei einer vollen Besetzung von Schaltungsplatten kann der Empfänger die Empfangsphase sämtlicher zwölf möglicher Ketten-Übertragungen speichern und die Signale f1 und f2 jedes Stationspaares in jeder Stationsreihen-Folge für jede der drei Anzeigen in Beziehung setzen. Der Standort in Mustern, die auf Grundlinien zentriert sind, welche irgendein Stationspaar verbinden, kann gemessen und angezeigt werden. Eine zusätzliche 2-Ziffern-Anzeige

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zu der jeweiligen Standortanzeige liefert den Empfängerstandort in einem Differenzmuster, das heisst in einem Grobmuster, das durch Vergleich der empfangenen Phase der Übertragungssignale f1 und f2 von dem jeweils ausgewählten Stationspaar gewonnen ist. Ein aufeinanderfolgend auftretendes binar codiertes Dezimal-Ausgangssignal der Augenblickswerte der jeweiligen 6-Ziffern-Anzeige ist in Verbindung mit der Einstellung der zwei verbundenen Stations-Auswahlschalter ebenfalls verfügbar.

In Fig. 4A ist eine Empfangsantenne 100 gezeigt, die mit einem Empfangskanal 101 verbunden ist, der einen Verstärker 102, einen Überlagerungsmischer und einen Ausgangsverstärker 104 enthält, welcher zu einem Rechteckumformer hinführt, der ein Eingangssignal eines phasenstarren Diskriminators 106 liefert. Die Überlagerungssignale werden von zwei mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgeneratoren 107 und 108 geliefert, die die Normalfrequenzgeneratoren F1 und F2 bilden;, diese Normalfrequenzgeneratoren können durch Flügelradsteuereinrichtungen 109, 110 auf die gewählten Frequenzen in Schritten von 100 Hz manuell eingestellt werden. Das Eingangssignal für den Normalfrequenzgenerator wird von einem varactor-gesteuerten 10-MHz-Oszillator 111 erhalten, der mit einem 100-zu-i-Teiler 112 einen Hauptstationsspeicher bildet, der nachstehend als 01.1-Speicher' bezeichnet w'rd. Es dürfte unmittelbar einzusehen sein, dass die soweit beschriebene Empfängeranordnung (abgesehen vom Fehlen der Anpasseinheit 41) mit der-entsprechenden Anordnung in der Sekundärstations-Steuereinheit übereinstimmt. Für jedes empfangene Signal weist die Empfangsstation eine geeignete Speichereinheit auf. Zusätzlich zu der Speichereinheit 111, 112, sind elf weitere entsprechende Speichereinheiten dargestellt, die jeweils einen TO-MHz-Oszillator bis 123 mit einem iOO-zu-1-Frequenzteiler 124 bis 134 enthalten. Diese Einheiten sind nachstehend mit 01.2, 02.1, etc.

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bezeichnet. Bei diesen benutzten Bezugszeichen gibt die erste Ziffer der beiden Ziffern die Sendestation und die zweite Ziffer der beiden Ziffern die Frequenz an. Somit bedeutet 03.2 den Speicheroszillator für die f2-Übertragung von der Station Nr. 3. Sämtliche Speichereinheiten liefern Ausgangssignale, die nominell mit derselben Frequenz auftreten, deren Phasenlagen aber differieren, und zwar aufgrund des Dopplereffektes, der auf unterschiedliche Geschwindigkeiten in der Relativbewegung des Empfängers in Bezug auf die verschiedenen Sendestationen zurückgeht.

Die Ausgangssignale von den zwölf Speichereinheiten werden zwölf Eingängen einer Tastschaltung 150 zugeführt, deren Tasteingänge bzw. Gattereingänge von einer Zeitsteuereinheit 151 her steuerbar sind, die nachstehend beschrieben wird. Zu geeigneten Augenblicken bzw. Zeitpunkten werden die Ausgangssignale von den verschiedenen Speicheroszillatoren als Bezugseingangssignale dem zuvor erwähnten phasenstarren Diskriminator 106 zugeführt. Dieser Diskriminator vergleicht somit die Phase des ausgewählten Bezugsoszillators mit der Phase der eintreffenden Empfangssignale; er gibt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 152 ab, welches Ausgangssignal über einen Schaltkreis 153 der in Frage kommenden Ausgangsleitung von zwölf Ausgangsleitungen 154 zugeführt wird. Der phasenstarre Diskriminator 106 gibt ein Analog-Ausgangssignal ab, das sich sequentiell ändert, wenn die verschiedenen Übertragungen empfangen werden. Jede Übertragung wird mit dem Inhalt des in Frage kommenden Phasenspeichers verglichen. Diese Analog-Ausgangssignale werden über den Schaltkreis an die in Frage kommenden Leitungen zurückgekoppelt, um die Oszillatoren der Phasenspeicher derart zu steuern bzw. zu regeln, dass während der verschiedenen Übertragungen die in Frage kommenden Oszillatoren 111 bis 123 hinsichtlich der Phase durch die empfangenen Übertragungen mitgezogen sind, bzw. auf diese eingerastet sind. Damit sind nunmehr Signale,

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die in der Phase durch die zwölf Empfangssignale mitgezogen sind, kontinuierlich verfügbar bei einer Frequenz von 1QO kHz, und zwar auf den Leitungen 160 bis 171 von den verschiedenen Frequenzteilern her.

Die Phasenspeicher enthalten die notwendige Frequenzverschiebung gespeichert, um den Dopplereffekt aufgrund der Relativbewegung zwischen der Empfangsstation und den Sendestationen zu berücksichtigen. Solange keine Geschwindigkeits- oder Richtungsänderung in der Relativbewegung zu den Sendestationen auftritt, speichern somit die Phasenspeicher eine Information, die sich auf den augenblicklich vorliegenden Standort des Empfängers bezieht, und nicht nur eine frühere Information zu den verschiedenen Zeitpunkten, zu denen die verschiedenen Phasenspeicheroszillatoren das letzte Mal in der Phase mit den empfangenen Signalen bzw. Empfangssignalen verglichen worden sind.

Die Synchronisierung der Zeitsteuerung wird durch eine Synchronisierungs-Diskriminatoreinheit 172 bewirkt, die der Diskriminatoreinheit 80 in. den Sekundärsendern ähnlich ist bzw. diesen entspricht und die die Modulation in der Synchronisierungsübertragung von der Hauptstatiai her feststellt, um ein Rückstellsignal für die Auslösung des Zyklus der Zeitsteuereinheit 151 zu liefern; Diese Zeitsteuereinheit stellt die erforderlichen Signale zu den in Frage kommenden Zeitpunkten für die Betätigung bzw. Steuerung der Gattereingänge der Einheiten 150 und 153 bereit. Ein manuell betätigbarer Schalter 173 trennt auf seine Betätigung hin die Verbindung von der Synchronisierungs-Diskriminatoreinheit 172 auf; er ist jedoch lediglich nach Aufnahme des nächsten Triggerimpulses wirksam. Wenn der Schalter betätigt ist, nimmt die Zeitsteuerung somit den nächsten Triggerimpuls von der Synchronisierungs-Diskriminatoreinheit 172 auf. Danach hängt

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die Zeitsteuerung jedoch von dem phasenstarren bzw. in der Phase mitgezogenen 01.1-Oszillator 111 ab, und zwar über den mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerator 107. Die Zeitsteuereinheit 151 arbeitet auf ein 4-kHz-Signal hinj von dem Normalfrequenzgenerator 107. Dieses Signal ist von einem Oszillator 111 abgeleitet, der auf die Hauptstation eingerastet bzw. durch diese mitgezogen ist, in der die Zeit-

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steuerung in derselben Weise gewonnen isx./wird die Zeitsteuereinheit, nachdem sie einmal synchronisiert worden ist, fortwährend richtig arbeiten und keine Synchronisierung während Jedes Zeitsteuerzyklus benötigen. Demgemäss braucht der Synchronisierungsdiskriminator lediglich dann in Betrieb zu sein, wenn die Anordnung das erste Mal eingeschaltet ist, um Signale von einer Kette von Sendestationen aufzunehmen. Danach sind die Synchronisierungsübertragungen nicht erforderlich und der Schalter 173 kann betätigt werden. Die Zeitsteuerung hängt nunmehr von der Schmalbandfilterung ab, der die. Signale in der 01.1-Regelschleife unterworfen werden. Im Effekt wird daher die Bandbreite des Empfängers im Hinblick auf die Zeitsteuerung verringert, wodurch das Signal-/Störspannungsverhältnis höher wird.

Die Ausgangssignale auf den Leitungen 160 bis 171 werden in geeigneter Form abgegeben, um Eingangssignale für drei miteinander übereinstimmenden Umsetzer- und Phasenmesseinheiten 180, 181 und 182 zu bilden. Jede dieser Einheiten enthält eine Phasenmess-Schaltung 183 und einen Zähler 184 zur Lieferung einer Fein-Musterinformation und einer Grob-Musterinformation in binär codierter Dezimalform. Ferner enthält Jede dieser Einheiten manuell betätigbare Auswahlschalter. Auf diese Weise werden die in Frage kommenden Eingangssignale für die digitalen Phasenvergleichseinrichtungen bereitgestellt; diese Signale werden aus den Signalen auf den Leitungen 160 bis 171 ausgewählt. Die Phasenmessung wird zweckmässigerweise unter Verwendung einer doppelten bistabilen Kippschaltung vom D-Typ ausgeführt. Dies liefert die beiden Phasenzeitinter-

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valle, d.h. ein erstes Zeitintervall, in welchem Signale benutzt werden, die auf die f1-Übertragungen eingerastet sind, und ein zweites Zeitintervall, in welchem Signale verwendet sind, die auf f2-Übertragungen von demselben Stationspaar eingerastet sind. Diese Intervalle werden durch eine Impulszählung von 1O-MHz-Signalen gemessen, die von dem Oszillator 111 auf einer Leitung 187 erhalten werden. Da die Vergleichssignale 100-kHz-Signale sind, ist der Zählung 1/100 eines Streifens zugehörig. Um die Grob-Musteranzeige vorzusehen, werden die beiden Paare der zwölf möglichen Eingangssignale ausgewählt, um Messungen unter Verwendung derselben Grundlinie bei den beiden Frequenzen f1 und f2 vorzunehmen. Das Meßergebnis der f1-Muster-Phasenmessung wird über den Vergleiche.r in einen Phasenwinkelbruch-Anzeigespeicher eingegeben. Der Vergleicher aktualisiert den Speicher durch die minimale Anzahl von Bits, die erforderlich sind, und liefert die Steuerungs- und Übertragsdaten für die Anzeige bzw. Darstellung des gesamten Streifenzählers. Das Meßergebnis der f2-Muster-Phasenmessung wird ebenfalls gespeichert.Das Komplement des Inhalts des f2-Speichers wird dem Inhalt des f1-Muster-Speichers hinzuaddiert. Dies führt mathematisch zur Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen. Diese Phasendifferenz wird der Grob-Musteranzeige zugeführt. Dieselben beiden Stationen müssen für die f1- und f2-Messungen in einem Umsetzer verwendet werden, um das geeignete Grob-Muster zu erhalten. Die Zählungen bzw.Zählerstellungen für die Fein- und Grobmuster werden auf Anzeigeeinheiten 186 angezeigt.

Bei diesem besonderen Empfänger sind Vorkehrungen getroffen, um die Streifenanzeigezählungen für die drei Anzeigen manuell einzustellen. Sind diese Zählungen einmal eingestellt, so liefert der Vergleicher Übertragsdaten für die Änderung des Anzeige-Gesamtstreifenzählers. Zum Zwecke dieses Betriebs ist ein Einstell-Druckschalter 185 in Verbindung mit Ziffernauswahl-Flügelrädern 188 für die drei Anzeigen vorgesehen.

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Ein Zifferneinstell-Flügelrad 189 gestattet, die bestimmte Ziffer in der Anzeige, die einzustellen ist, auszuwählen.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Empfänger lediglich einen einzigen phasenstarren Diskriminator 106 verbindet, um das erforderliche Mitziehen der verschiedenen Speichereinheiten hinsichtlich der Phase zu bewirken* Zwischen den Speichereinheiten und dem phasenstarren Diskriminator 106 sind keine Phasenschieber vorgesehen« Demgemäss wird die Phasenmitnahme mit denselben Schaltungen für sämtliche Speicher bewirkt. Auf diese Weise sind Differenzphasenverschiebungsprobleme im Empfänger vermieden.

Da sämtliche Signale mittels eines Diskriminator angegeben werden, ist keine Bezugnahme des Empfängers erforderlich.

Die Schalteinrichtungen in den Anzeigen ermöglichen, irgendein Stationspaar als Grundlinie für die Phasenvergleichsmessung auszuwählen. So ist es insbesondere möglich, ein Paar von Sekundärstationen ebenso auszuwählen, um Signale von jeder Sekundärstation mit der Hauptstation zu vergleichen.

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Claims

Patentanprüch»

ι 1JPhaaenvergleichs-Funknavigationseystem mit einer Hauptsendestation und »it zumindest einer Sekundärsendestation, wobei die Sendestationen örtlich voneinander getrennt sind und phasenstarre Signale derselben Frequenz in einer zeitlichen Reihenfolge aussenden, dadurch gekennz^flfhflffr- daß die jeweilige Sekundärsendestation eine einzige Antenne (4a) sowohl IUr den Eerpfang der Signale von der Hauptstation als auch zur Aussendung von Sekundärstetlonseignaltn enthält» daß ein Oszillator (51) vorgesehen ist, der als Hauptsignalphasenspeicher dient» dad ein Phaaendiskrlainator (50) das Ausgangssignal des betreffenden Oszillators (51) ait dem Signal an der betreffenden Antenne (AO) hinsichtlich der Phase vergleicht und ein Phasenregelsignal abgibt» daß eine auf dieses Phasenregelsignal ansprechende Phasenregeleinrichtung (61) vorgesehen ist, dad Schalteinrichtungen vorgesehen sind» die synchron Bit den Übertragungen von der Hauptstation und von der Sekundärstation, in der sie untergebracht sind, steuerbar sind und die während der Zeitspannen der Übertragung von der Hauptstation zua Zwecke des IMschaltens der Phasenregeleinrichtung betrieben sind, derart, daß der Oszillator in Obereinstiaaung Bit den Ausgangssignal des Phasen» diskriBinators gesteuert und hinsichtlich der Phase durch die empfangenen Signale Bitgezogen wird, und dad die Schalteinrichtungen während der Zeitspannen der Übertragung von der Sekundärstation aus, in der sie untergebracht sind, derart betrieben sind, daß die Phasenregeleinrichtung zur Regelung der Phasenlage der an der Antenne ausgesendeten Sekundärsignale in UbereinstiBBung Bit dee Ausgangssignal des Phasendiskriainatore !angeschaltet wird.

BAD ORIQWAL 509821/0778

Anspruch 1, dadweh gekenn-

_s daß <äi® S einen als

sp&nmingsdaß dl«

der

bewirkt ₉

diskriffiiaators (50) wäsrand

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68) ausgeniatst wird«

oder Z₉ dadurch

dienende Speicher®sslllatOT eine Frequenz besitzt, benutzten

als die

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g daß

von 1600 bis 5000 pliasenspeicberossillator

der Haupt»

Miz betrieben ist.

Funknavigationssystem nach Anspruch 3 ©der 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teiler (52) vorgesehen iet, der die Oszillatorfrequeng auf eine Y@rgleichsfrequenz für die Verwendung in der DiskriadLnatorschaltung {50) unter» aetzt^und daß ein mit Frequenzsyntheee arbeitender Normalfrequenzgenerator (46; 47) vorgesehen ist» der von dem Hauptphasenspeicheroszillator (51) ein Überlagerungesignal ableitet, mit dessen Hilfe die Frequenz der Signa» Ie von der Antenne (40) in die zuvor genannte Vergleichs» frequenz geändert wird.

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6. Funknavigationssy stein nach Anspruch 2 oder irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeoszillator (66; 68) auf derselben Frequenz arbeitet wie der Phasenspeicher· oszillator (51) und daß das durch Frequenzsynthese gebildete Ausgangssignal als Uberlagerungssignal zur Erzeugung der erforderlichen Sendefrequenz ausgenutzt ist.

7. Funknavigationssystern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Frequenzsynthese arbeitende Normalfrequenzgenerator (46; 47) so ausgelegt ist, daß er Signal· zweier oder mehrerer unterschiedlicher Frequenzen abgibt, die alle Vielfache eines Frequenzschritts sind und die von einem einzigen Oszillator (51) abgeleitet sind, der durch von der Hauptstation eiapfangene Signale mitgezogen ist, und daß die Hauptstation und jede der Sekundärstationen einen weiteren derartigen mit Frequenzsynthese arbeitenden Normalfrequenzgenerätor (47 bzw. 46) aufweist, wobei sämtliche Stationen auf eine Anzahl unterschiedlicher Frequenzen zu senden vermögen.

8. Funknavigationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendungen auf unterschiedlicher Frequenz auf einer Zeitteilbasis erfolgen.

9* Funknavigationssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Sekundärstation ein gesonderter Phasenspeicheroszillator für jede der weiteren von der Hauptstation zusätzlich zu der ersten Frequenz ausgesendeten Frequenzen vorgesehen 1st und daß der genannte Phasend!skriinlnator während der Sendezeitspannen

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von der Hauptatation auf irgendeiner weiteren Frequenz derart umgeschaltet wird», daß eine Regelung des entsprechenden w©it®:r®s Oss&ll&törs erfolgt» wobei während der Sendungen vmi der Se&uadärstatiesi auf der betreffenden weiter®η Fr@qu®ns eine Regelung d@r Sendephaae dem betreffenden PteageadilÄriniKat©!³ Ia mit einem Ph&seawrgleieh 'siris©fe©s dem ©istsprechenden weiteren OszillatoraöggaiigEsigsaal wad den an der Antenne ausgesendeten Signalen er £&Lgt*

10. Funknavigation®system naeh Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß di@ weiteren Phasamspsioheros^illatoren so ausgelegt stna₉ dall si© « al$g@aetem von naterscfeied-U.eheii Doppler^erscMeliimgea auf Grwnd Irgendeiner Relativbewegung zwisdten dQu S®ad®Stationen - auf derselben Frequenz arbeiten wia d©r ©rat® Phaeenspelcheroszillator - und daß gesondert®_e mit Frequenzsynthese arbeitende Horaialfreque^zgeiieratoren (46_t 4?) für jede Frequenz vorgesehen und von dem Oszillator (51)» dmr durch die von der Hauptstation auf der ersten Frequenz empfangenen Signale Bitgezogen ist, gesteuert sind , jedoch die in Frage kosende?;. Üb@rlagerungs»Eingangs8ignale abgeben, ' die den Signalen mn der Antenne (40) her unter Lieferung von Signalen mit d<ar erforderlichen Bingang&frequenz für den Phasendiakrißinator (50) überlagert werden.

11. Funknavigatlonssyetem zmch. Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Sekundärstation für die Aussendung von Signalen der jeweiligen Frequenz auf einer Zeitteilbasis ein gemeinsamer Leitungsverstärker (42) alt gesonderten Sendeoszillatoren (66, 68) für jede

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Sendefrequenz vorgesehen ist, daß die Sendeoszillatoren (66, 68) auf denselben Frequenzen arbeiten vie die genannten Phaeenspeicheroszillatoren (51» 53) # daß jedem Sendeoszillator ein Teiler in Verbindung mit eine« Gegentaktmodulator zugehörig ist, der das betreffende Tellerausgangssignal ait dem Ausgangssignal von dem in Frag· kommenden Normalfrequenzgenerator unter Abgabe eines Signals alt der geforderten Funkfrequenz zusammenfaßt, und daß die Sendeoszillatoren durch das Ausgangsaign&l des genannten Phesendiskriminators (30) während der in Frage kommenden Zeitspannen derart steuerbar sind, daß die erforderliche Phasenregelung des Sendesignals erfolgt.

12. Funknavigationssystem nach Anspruch 5 oder irgendeinem der Ansprüche 6 bis 11 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenschieber (58) vorgesehen 1st, der die Phasenlage des Eingangssignals itix den Ph&sendlskrisainator (50) von dem Frequenzteiler (52, 54) her in Phasenschritten zu ändern gestattet, und zwar derart, daß eine digitale Phasenverschiebung in das Eingangssignal des betreffenden Phasendiskriminators (50) in Schritten eingeführt wird, die Bruchteilen eines Zyklus entsprechen, vobei die Anzahl der Schritte des Zyklus dem Teilerverhältnis entspricht.

13. Funknavigationssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (52, 54) ein Untersetzungsverhältnis von 100:1 besitzt.

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14. Funknavigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sendestation einen Leistungsverstärker aufweist und daß in Jeder Sekundärstation das Ausgangssignal des Leistungeverstärkers (42) der Antenne (40) über eine Anpassungeeinheit (41) zugeführt wird, die die Bedäiapfung des Üingangsslgnals für den Empfangskanal während der Sendezeitspannen sicherstellt.

15. Funknavigationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungseinheit (41) ein Relais enthält, welches während der Sendezeitspannen derart uaageschaltet ist, daß es im x&pfangskanalkreis eine hohe Impedanz hervorruft«

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